Методы доступа к сети Internet

В настоящее время известны следующие способы доступа в Интернет:

1. Dial-Up (когда компьютер пользователя подключается к серверу провайдера, используя телефон)– коммутируемый доступ по аналоговой телефонной сети скорость передачи данных до 56 Кбит/с;

2. DSL (Digital Subscriber Line) - семейство цифровых абонентских линий, предназначенных для организации доступа по аналоговой телефонной сети, используя кабельный модем. Эта технология обеспечивает высокоскоростное соединение до 50 Мбит/с (фактическая скорость до 2 Мбит/с). Основным преимуществом технологий xDSL является возможность значительно увеличить скорость передачи данных по телефонным проводам без модернизации абонентской телефонной линии;

3. ISDN - коммутируемый доступ по цифровой телефонной сети. Главная особенность - это высокая скорость передачи информации, по сравнению с Dial-Up доступом. Скорость передачи данных составляет 64 Кбит/с при использовании одного и 128 Кбит/с, при использовании двух каналов связи;

4. Доступ в Интернет по выделенным линиям (аналоговым и цифровым). Доступ по выделенной линии - это такой способ подключения к Интернет, когда компьютер пользователя соединен с сервером провайдера с помощью кабеля (витой пары) и это соединение является постоянным, т.е. некоммутируемым, и в этом главное отличие от обычной телефонной связи. Скорость передачи данных до 100 Мбит/c.

5. Доступ в Интернет по локальной сети (Fast Ethernet). Подключение осуществляется с помощью сетевой карты (10/100 Мбит/с) со скоростью передачи данных до 1 Гбит/с на магистральных участках и 100 Мбит/сек для конечного пользователя.

6. Спутниковый доступ в Интернет или спутниковый Интернет (DirecPC, Europe Online). Спутниковый доступ в Интернет бывает двух видов - ассиметричный и симметричный.

Обмен данными компьютера пользователя со спутником двухсторонний;

7. Доступ в Интернет с использованием каналов кабельной телевизионной сети, скорость приема данных от 2 до 56 Мб/сек. В настоящее время известны две архитектуры передачи данных это симметричная и асимметричная архитектуры. Кроме того, существует два способа подключения: а) кабельный модем устанавливается отдельно в каждой квартире пользователей; б) кабельный модем устанавливается в доме, где живет сразу несколько пользователей услуг Интернета. Для подключения пользователей к общему кабельному модему используется локальная сеть и устанавливается общее на всех оборудование Ethernet.

8. Беспроводные технологи:

WiFi (Wireless Fidelity - точная передача данных без проводов) – технология широкополосного доступа к сети Интернет. Скорость передачи информации для конечного абонента может достигать 54 Мбит/с. Радиус их действия не превышает 50 – 70 метров.

WiMAX, аналогично WiFi - технология широкополосного доступа к Интернет. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Информацию можно передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.

RadioEthernet - технология широкополосного доступа к Интернет, обеспечивает скорость передачи данных от 1 до 11 Мбит/с, которая делится между всеми активными пользователями. Для работы RadioEthernet-канала необходима прямая видимость между антеннами абонентских точек. Радиус действия до 30 км.

MMDS. Эта системы способна обслуживать территорию в радиусе 50—60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с — 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал.

Мобильный GPRS – Интернет. Технология GPRS обеспечивает скорость передачи данных до 114 Кбит/с. При использовании технологии GPRS тарифицируется не время соединения с Интернетом, а суммарный объем переданной и полученной информации.

Сетевые адаптеры

Сетевой адаптер - устройство, служащее для подключения компьютера к локальной сети. Сетевой адаптер контролирует доступ к среде передачи данных и обмен данными между единицами сети.

Сетевой адаптервместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети -компьютере. Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра. Обычно сетевые адаптеры делятся на адаптеры для клиентских компьютеров и адаптеры для серверов.

В адаптерах для клиентских компьютеров значительная часть работы перекладывается на драйвер, тем самым адаптер оказывается проще и дешевле. Недостатком такого подхода является высокая степень загрузки центрального процессора компьютера рутинными работами по передаче кадров из оперативной памяти компьютера в сеть.

Адаптеры, предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами, которые самостоятельно выполняют большую часть работы по передаче кадров из оперативной памяти в сеть и в обратном направлении. В зависимости от того, какой протокол реализует адаптер, адаптеры делятся на Ethernet-адаптеры, Token Ring-адаптеры, FDDI-адаптеры и т. д. Сетевой адаптер перед установкой в компьютер необходимо конфигурировать. При конфигурировании адаптера обычно задаются номер прерывания IRQ, используемого адаптером, номер канала прямого доступа к памяти DMA (если адаптер поддерживает режим DMA) и базовый адрес портов ввода/вывода.

Передача кадра (этапы)

Передача кадра из компьютера в кабель состоит из перечисленных ниже этапов (некоторые могут отсутствовать, в зависимости от принятых методов кодирования):

· Прием кадра данных LLC через межуровневый интерфейс вместе с адресной информацией МАС - уровня. Обычно взаимодействие между протоколами внутри компьютера происходит через буферы, расположенные в оперативной памяти. Данные для передачи в сеть помещаются в эти буферы протоколами верхних уровней, которые извлекают их из дисковой памяти либо из файлового кэша с помощью подсистемы ввода/вывода операционной системы.

· Оформление кадра данных МАС - уровня, в который инкапсулируется кадр LLC (с отброшенными флагами 01111110). Заполнение адресов назначения и источника, вычисление контрольной суммы.

· Формирование символов кодов при использовании избыточных кодов типа 4В/5В. Скрэмблирование кодов для получения более равномерного спектра сигналов. Этот этап используется не во всех протоколах - например, технология Ethernet 10 Мбит/с обходится без него.

· Выдача сигналов в кабель в соответствии с принятым линейным кодом - манчестерским, NRZI, MLT-3 и т. п.

Приём кадра (этапы)

Прием кадра из кабеля в компьютер включает следующие действия:

· Прием из кабеля сигналов, кодирующих битовый поток.

· Выделение сигналов на фоне шума. Эту операцию могут выполнять различные специализированные микросхемы или сигнальные процессоры DSP. В результате в приемнике адаптера образуется некоторая битовая последовательность, с большой степенью вероятности совпадающая с той, которая была послана передатчиком.

· Если данные перед отправкой в кабель подвергались скрэмблированию, то они пропускаются через дескрэмблер, после чего в адаптере восстанавливаются символы кода, посланные передатчиком.

· Проверка контрольной суммы кадра. Если она неверна, то кадр отбрасывается, а через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC передается соответствующий код ошибки. Если контрольная сумма верна, то из МАС - кадра извлекается кадр LLC и передается через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC. Кадр LLC помещается в буфер оперативной памяти.

Классификация адаптеров

Три поколения адаптеров ETHERNET(по теории фирмы 3COM):

1-ого поколения:

Выполнены на дискретных логических микросхемах (-надежность), имели буферную память только на один кадр, что приводило к низкой производительности адаптера, так как все кадры передавались из компьютера в сеть или из сети в компьютер последовательно. Для каждого типа адаптеров использовался свой драйвер, и интерфейс не был стандартизирован.

2-ого поколения:

Выполнены на микросхемах с высокой степенью интеграции (+надежность), для повышения производительности стали применять метод многокадровой буферизации. При этом следующий кадр загружается из памяти компьютера в буфер адаптера одновременно с передачей предыдущего кадра в сеть. Обычно поставляются с драйверами, работающими как в стандарте NDIS (спецификация интерфейса сетевого драйвера), так и в стандарте ODI (интерфейс открытого драйвера).

3-ого поколения:

Базируются на специализированных интегральных схемах (ASIC)(+надежность, производительность, -стоимость), осуществляется конвейерная схема обработки кадров. Она заключается в том, что процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его в сеть совмещаются во времени. Таким образом, после приема нескольких первых байт кадра начинается их передача (+ производительность(25-55%)).

Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В эти адаптеры обязательно входит ASIC, выполняющая функции МАС - уровня, а также большое количество высокоуровневых функций. В серверных вариантах адаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральный процессор.

Повторитель (repeator)

Используется для сетей на шинной топологии на основе коаксиального кабеля, чтобы соединить сегменты сети. Макс.длина – 500м. Повторитель копирует все пакеты Ethernet из одного сегмента во все другие, подключенные к нему.

100. Концентратор (hub)

Это повторитель, кот. имеет несколько портов и соединяет физические линии связи. Концентратор всегда изменяет физическую топологию сети, но оставляет ее логическую топологию. Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

В пределах одного логического сегмента в данный момент любая паравзаимодействующих компов полностью блокирует возможность обмена данными для др. компов в это же время.

· Объединяет различные среды передачи с один логический сегмент

· Автосегментация портов – автоотключение порта при его некорректном поведении

· Защита данных, передаваемых по сети.

Достаточно низкая стоимость за порт.

101. Мост (bridge)

Делит физическую среду передачи на части, передавая информацию из одного сегмента в др. только в том случае, если адрес назначения принадлежит данному сегменту. Для моста существует алгоритмы передачи и фильтрации пакетов. Как минимум, фильтрация по адресу получателя. Сегменты, подключенные к хабу образуют одну разделяемую среду, а сегменты, подключенные к каждому порту моста, образуют каждый свою среду.

-: слабая защита от широковещательного шторма. Невозможность поддержки петлеобразной конфигурации сети (при петле широковещательный сигнал размножается и циркулирует между мостами бесконечно, попадая то на один его порт, то на другой, при этом мосты каждый раз меняют свою таблицу).

102. Отличия моста от повторителя

Повторитель используется для сетей на шинной топологии на основе коаксиального кабеля, чтобы соединить сегменты сети. Макс.длина – 500м. Повторитель копирует все пакеты Ethernet из одного сегмента во все другие, подключенные к нему.

Мост делит физическую среду передачи на части, передавая информацию из одного сегмента в др. только в том случае, если адрес назначения принадлежит данному сегменту. Для моста существует алгоритмы передачи и фильтрации пакетов. Как минимум, фильтрация по адресу получателя. Сегменты, подключенные к хабу образуют одну разделяемую среду, а сегменты, подключенные к каждому порту моста, образуют каждый свою среду.

-: слабая защита от широковещательного шторма. Невозможность поддержки петлеобразной конфигурации сети (при петле широковещательный сигнал размножается и циркулирует между мостами бесконечно, попадая то на один его порт, то на другой, при этом мосты каждый раз меняют свою таблицу).

103. Ограничения топологии сети, построенной на мостах

1. Слабая защита от широковещательного шторма. Широковещательный шторм (англ. Broadcast storm) - лавина (всплеск) широковещательных (служебных) пакетов. Размножение некорректно сформированных широковещательных сообщений в каждом узле приводит к экспоненциальному росту их числа и парализует работу сети. Обычно такие пакеты используются сетевыми сервисами для оповещения станций о своем присутствии. Считается нормальным, если широковещательные пакеты составляют около 10% от общего числа пакетов в сети.

2. Невозможность поддержки петлеобразных конфигураций сети. (при петле широковещательный сигнал размножается и циркулирует между мостами бесконечно, попадая то на один его порт, то на другой, т.к. этом мосты каждый раз меняют свою таблицу MAC- адресов.)

104. Коммутатор (switch, switching hub)

Его назначение не отличается от моста, но он обладает более высокой производительностью, т.к. мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров между одной парой портов, а коммутатор – между всеми своими портами. Решение о передаче пакета принимается на основе MAC- адреса. Коммутатор уменьшает загрузку сети. Когда кадр приходит на порт компьютера, то он должен определить, передавать или нет данный кадр через свой порт на основе таблицы MAC- адресов. +: повышение общей пропускной способности сети. Каждый порт может поддерживать отдельный протокол. Уменьшает количество коллизий. Не ограниченный макс.диаметр сети, т.к. коммутаторы делят сети на домены коллизий. -: при избыточной связи возникают: шировещательный шторм, передача нескольких копий кадра, нестабильности таблицы MAC- адресов. могут обрабатывать кадры в 3х режимах:

· Store and Forward: коммутатор полностью записывает кадр в свой буфер. Затем анализируются адреса источника и приемника. После этого выполняется фильтрация и передача на выходной порт. Задержка зависит от размера кадра.

· Cut-through: анализируются только адреса источника и получателя сразу после поступления кадра. Задержка постоянная и наименьшая.

· Fragment – free: коммутатор читает первые 64 б.достаточные для обнаружения коллизии и принятия решения.

105. Основные задачи коммутаторов

Изучение всех MAC- адресов.

Передача/фильтрация. На основе адресов свитч передает/фильтрует кадр. Коммутация выполняется на основе построенной таблицы MAC- адресов.

Предотвращение петель: в случае возникновения в сети избыточных(дублирующихся) маршрутов, коммутатор предотвращает некорректную работу сети с помощью протокола STP.

106. Построение таблицы MAC-адресов

Коммутатор хранит в памяти специальную таблицу (MAC-таблицу), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении свитча эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом свитч анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Если MAC-адрес компьютера-получателя еще не известен, то пакет будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

107. Протокол покрывающего дерева (Spanning Tree Protocol)

В сети определяется корневой мост (root bridge), от которого строится дерево.

Для каждого моста определяется корневой порт (root port) - это порт, который имеет кратчайшее из всех портов данного моста расстояние до корневого моста (точнее, до любого из портов корневого моста).

Расстояние до корня (root path cost) определяется как суммарное условное время на передачу данных от порта данного моста до порта корневого моста. Условное время сегмента (designated cost) рассчитывается как время, затрачиваемое на передачу одного бита информации в 10-наносекундных единицах между непосредственно связанными по сегменту сети портами. Так, для сегмента Ethernet это время равно 10 условным единицам, а для сегмента Token Ring 16 Мб/с - 6.25. (Алгоритм STA не связан с каким-либо определенным стандартом канального уровня, он может применяться к мостам, соединяющим сети различных технологий.)

Для каждого логического сегмента сети выбирается так называемый назначенный мост (designated bridge), один из портов которого будет принимать пакеты от сегмента и передавать их в направлении корневого моста через корневой порт данного моста, а также принимать пакеты для данного сегмента, пришедшие на корневой порт со стороны корневого моста. Такой порт называется назначенным портом (designated port). Назначенный порт сегмента имеет наименьшее расстояние до корневого моста, среди всех портов, подключенных к данному сегменту. Назначенный порт у сегмента может быть только один. У корневого моста все порты являются назначенными, а их расстояние до корня полагается равным нулю. Корневого порта у корневого моста нет. Для того, чтобы мосты могли идентифицировать себя и своих ближних и дальних соседей по сети, каждой мост, поддерживающий STA, имеет уникальный идентификатор. Этот идентификатор состоит из двух частей. Младшую часть составляет MAC-адрес моста (не отдельного порта моста, а всего моста в целом, порты мостов MAC-адресов не имеют), имеющий длину 6 байтов. Старшая часть, имеющая длину 2 байта, является приоритетом данного моста, и его может изменять администратор сети по своему усмотрению (напомним, что MAC-адрес устанавливается производителем для обеспечения его всемирной уникальности).

Идентификатор моста играет определяющую роль при выборе корневого моста. Приоритет имеет преимущественное значение в этом выборе - корневым выбирается мост, имеющий наименьшее значение идентификатора, а так как поле приоритета находится в старших разрядах, то его значение подавляет значение MAC-адреса. Если же администратор назначил всем мостам равный приоритет (то есть не захотел влиять на выбор корневого моста), то корневым будет выбран мост с наименьшим значением MAC-адреса.

Порты внутри каждого моста также имеют свои идентификаторы. Идентификатор порта состоит из 2 байтов, первый из которых (старший) может изменяться администратором и является приоритетом порта, а второй представляет собой порядковый номер порта для данного моста (номера портов начинаются с единицы). Идентификатор порта используется при выборе корневого и назначенного порта моста - если несколько портов имеют одинаковое расстояние до корня, то выбирается тот порт, идентификатор которого меньше. Аналогично случаю с идентификатором моста, приоритет порта может быть задан администратором для того, чтобы данный порт получил преимущество перед другими.

108. Коммутатор или мост

В общем случае коммутатор (свитч) и мост аналогичны по функциональности; разница заключается во внутреннем устройстве: мосты обрабатывают IP-пакеты, используя центральный процессор, коммутатор же использует коммутационную матрицу (аппаратную схему для коммутации пакетов). В настоящее время мосты практически не используются (так как для работы требуют производительный процессор), за исключением ситуаций, когда связываются сегменты сети с разной организацией первого уровня, например, между xDSL соединениями, оптикой, Ethernet’ом. В случае SOHO-оборудования, режим прозрачной коммутации часто называют «мостовым режимом» (bridging)

Коммутатор обладает более высокой производительностью, т.к. мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров между одной парой портов, а коммутатор – между всеми своими портами.

109. Маршрутизатор: назначение, классификация

Устройство сетевого уровня модели OSI, использующее одну или более метрик(!), определяющее оптимальный путь передачи сетевого трафика на основе информации сетевого уровня. В метрике может учитываться несколько показателей: длина пути, время прохождения и т.д. Делит физическую среду передачи более эффективно, чем свитчи, мосты. Он может пересылать пакеты на конкретный адрес, выбирая наилучший путь. Чем сложнее сеть, тем больше выгода от маршрутизатора.

Маршрутизаторы делятся на:

· Устройство верхнего уровня – объединенные сети предприятия.

· Устройство среднего уровня – объединенные сети в масштабах предприятия.

· Устройство нижнего уровня – для локальных сетей. Связывает небольшие офисы с сетью предприятия.

Маршрутизаторы состоят из:

· Сетового адаптера – зависит от производительности маршрутизатора.

· Управляющий процессор – определяет маршрут и обновляет информацию о топологию

· Основные магистрали.

110. Функции маршрутизатора

· Сбор информации о других маршрутах и хостах в сети. Для этого в целях определения маршрута используется тот или иной протокол маршрутизации.

· Сохраняют полученную информацию о маршруте в таблице.

· Выбор наилучшего маршрута для каждого конкретного пакета, при этом осуществляется передача пакета.

111. Маршрутизаторы противкоммутаторов

-: Маршрутизаторы в расчете на порт стоят дороже коммутаторов. Пропускная способность марш. меньше пропускной способности коммутаторов. Коммутаторы требуют меньших усилий от администратора, параметры маршрутизатора д.б. согласованы с параметрами др. маршрутизаторов.

+: Маршрутизаторы выполняют много функций, с кот.коммутатор не справляются, т.к. маршрутизаторы находятся на др.функциональном уровне. Маршрутизатор использует защиту в качестве брандмауэра. (Брандмауэр - это система или комбинация систем, позволяющие разделить сеть на две или более частей и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую. Для каждого проходящего пакета брандмауэр принимает решение пропускать его или отбросить). Маршрутизаторы используют адресную информацию заголовка пакета для сверки со списком.

112. Общая характеристика сетей АТМ. Основные компоненты. Трёхмерная модель протоколов сети АТМ.

ATM (англ. Asynchronous Transfer Mode — асинхронный способ передачи данных) — сетевая технология, основанная на передаче данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера (53 байта), из которых 5 байтов используется под заголовок. – WAN с коммутацией пакетов.

Сеть строится на основе АТМ коммутатора и АТМ маршрутизатора. Технология реализуется как в LAN, так и в WAN. Допускается совместная передача различных видов информации, включая видео, голос.

Сети ATM состоят из трех различных элементов: пользователи (конечные устройства), коммутаторы и интерфейсы.

Ячейки данных, используемые в ATM, меньше в сравнении с элементами данных, которые используются в других технологиях. Небольшой, постоянный размер ячейки, используемый в ATM, позволяет:

· передавать данные по одним и тем же физическим каналам, причём как при низких, так и при высоких скоростях;

· работать с постоянными и переменными потоками данных;

· интегрировать любые виды информации: тексты, речь, изображения, видеофильмы;

· поддерживать соединения типа точка-точка, точка-многоточка, многоточка-многоточка.

Для передачи данных от отправителя к получателю в сети ATM создаются виртуальные каналы, VC (англ. Virtual Circuit), которые бывают двух видов:

постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;

коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи.

Для маршрутизации в пакетах используют так называемые идентификаторы пакета. Они бывают двух видов:

VPI (англ. virtual path identificator) — идентификатор виртуального пути (номер канала)

VCI (англ. virtual connect identificator) — идентификатор виртуального соединения (номер соединения)

Технология ATM предполагает межсетевое взаимодействие на трёх уровнях. Эти уровни схожи по своим функциям со стеком протоколов TCP/IP или моделью OSI/ISO. Каждый из них имеет свою структуру.

Физический уровень

Физический уровень отвечает за согласование скоростей передачи по различным физическим средам. В отличие от эталонной модели взаимодействия открытых систем, где элемент физического уровня — бит информации, в ATM этим элементом является ячейка. К физическому уровню относится часть функций по обработке ячеек, образующая верхний подуровень физического уровня — Transmission Convergence Sublayer, TCS. Он определяет границы ячеек, вычленяя их из общего битового потока. Также отвечает за «незаметную» вставку пустых (служебных) ячеек в случае отсутствия нагрузки на сеть.

Нижний подуровень, Physical Medium Dependendent Sublayer, PMD, отвечает за взаимодействие с определённой физической средой передачи данных, линейные коды передаваемых символов, соединители, возможность использования существующих технологий.

Уровень ATM

Ответственен за передачу ATM-ячеек. Объём заголовка АТМ незначителен относительно заголовков TCP/IP, что позволяет коммутаторам и маршрутизаторам обрабатывать его быстрее. Длина ячейки составляет 53 байта.

Сеть ATM имеет отличную от TCP/IP систему передачи информации. Уровень ATM организует маршрутизацию, обработку потоков ячеек, виртуальных каналов и т. п.

Уровень AAL

Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer). На этом уровне определяются параметры связи, относящиеся к пользователям: категории обслуживания, приоритеты и др. Этот уровень прозрачен для сети ATM, то есть проблемы нижних уровней «не касаются» AAL.

Преимущества:

Одно из важнейших достоинств АТМ является обеспечение высокой скорости передачи информации;

АТМ устраняет различия между локальными и глобальными сетями, превращая их в единую интегрированную сеть;

Стандарты АТМ обеспечивают передачу разнородного трафика (цифровых, голосовых и мультимедийных данных) по одним и тем же системам и линиям связи

Недостатки:

Высокая стоимость оборудования, поэтому технологии АТМ тормозится наличием более дешевых технологий;

Высокие требования к качеству линий передачи данных.

113. Уровень адаптации АТМ, его функции.

Уровень AAL

Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer). На этом уровне определяются параметры связи, относящиеся к пользователям: категории обслуживания, приоритеты и др. Этот уровень прозрачен для сети ATM, то есть проблемы нижних уровней «не касаются» AAL.

AAL (англ. ATM Adaptation Layer) — правила, определяющие способ подготовки информации для передачи по сети ATM. Один из уровней ATM.

Задача AAL — разбиение потока данных на ATM-ячейки и его обратная сборка.

Классы:

AAL-1 — (передача голоса): синхронный (доставка данных без буферизации) с постоянной скоростью и с поддержкой соединений;

AAL-2 — (передача видео): синхронный с переменной скоростью и с поддержкой соединений;

AAL-3 — (передача данных): асинхронный с переменной скоростью и с поддержкой соединений;

AAL-4 — (работа с IP-сетью): асинхронный с переменной скоростью и без соединения, отличается дополнительным 4-байтовым заголовком в области рабочей нагрузки ячейки ATM;

AAL-5 — (сигнальная информация, IP over ATM, Ethernet over ATM, SMDS, LANE): асинхронный с переменной скоростью, с поддержкой соединений, с упрощенной схемой заголовка. Берёт на себя контроль за последовательностью данных, для индикации последней передаваемой ячейки использует бит Payload Type Indicator (PTI).

114. Уровень АТМ и физический уровень в сетях АТМ. Функции.

Физический уровень

Физический уровень отвечает за согласование скоростей передачи по различным физическим средам. В отличие от эталонной модели взаимодействия открытых систем, где элемент физического уровня — бит информации, в ATM этим элементом является ячейка. К физическому уровню относится часть функций по обработке ячеек, образующая верхний подуровень физического уровня — Transmission Convergence Sublayer, TCS. Он определяет границы ячеек, вычленяя их из общего битового потока. Также отвечает за «незаметную» вставку пустых (служебных) ячеек в случае отсутствия нагрузки на сеть.

Нижний подуровень, Physical Medium Dependendent Sublayer, PMD, отвечает за взаимодействие с определённой физической средой передачи данных, линейные коды передаваемых символов, соединители, возможность использования существующих технологий.

Уровень ATM

Ответственен за передачу ATM-ячеек. Объём заголовка АТМ незначителен относительно заголовков TCP/IP, что позволяет коммутаторам и маршрутизаторам обрабатывать его быстрее. Длина ячейки составляет 53 байта.

Сеть ATM имеет отличную от TCP/IP систему передачи информации. Уровень ATM организует маршрутизацию, обработку потоков ячеек, виртуальных каналов и т. п.

115. Основные виды интерфейсов в сетях АТМ.

В сетях ATM используется два интерфейса, которые определяют способ взаимодействия этих элементов: интерфейс «пользователь-сеть» (UNI) и интерфейс «сеть-сеть» (NNI).

UNI: Стандарт определяет структуру пакета, адресацию станций, обмен управляющей информацией, уровни протокола ATM и способы управления трафиком.

116. Виртуальные пути и виртуальные каналы в АТМ. Организация их установления.

Для передачи данных от отправителя к получателю в сети ATM создаются виртуальные каналы, VC (англ. Virtual Circuit), которые бывают двух видов:

постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;

коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи.

Коммутация пакетов происходит на основе идентификатора виртуального канала VCI (Virtual Channel Identifier), который назначается соединению при его установлении и уничтожается при разрыве соединения. Виртуальные соединения устанавливаются на основании длинных 20-байтовых адресов конечных станций.

В технологии ATM информация передается в ячейках (cell) фиксированного размера в 53 байта, из них 48 байт предназначены для данных, а 5 байт - для служебной информации (для заголовка ячейки ATM). Ячейки не содержат адресной информации и контрольной суммы данных, что ускоряет их обработку и коммутацию.

20-байтовыми адресами приемник и передатчик обмениваются только в момент установления виртуального соединения. Основная функция заголовка сводится к идентификации виртуального соединения. В процессе передачи информации ячейки пересылаются между узлами через сеть коммутаторов, соединенных между собой цифровыми линиями связи. В отличие от маршрутизаторов коммутаторы АТМ выполняют свои функции аппаратно, что ускоряет чтение идентификатора в заголовке ячейки, после чего коммутатор переправляет ее из одного порта в другой.

Малый размер ячеек обеспечивает передачу трафика, чувствительного к задержкам. Фиксированный формат ячейки упрощает ее обработку коммуникационным оборудованием, которое аппаратно реализует функции коммутации ячеек.

Именно, сочетание фиксированного размера ячеек для передачи данных и реализация протоколов ATM в аппаратном обеспечении дает этой технологии возможность передавать все типы трафика по одним и тем же системам и линиям связи.

Процесс передачи данных через коммутируемые виртуальные каналы осуществляется следующим образом:

установление вызова - образуется коммутируемый логический канал между двумя DTE;

передача данных по установленному логическому каналу;

режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит

завершение вызова - используется для завершения сеанса, осуществляется разрыв конкретного виртуального соединения.

Процесс передачи данных через предварительно установленные постоянные виртуальные каналы осуществляется следующим образом:

передача данных по установленному логическому каналу;

режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит.

117. Формат ячейки АТМ.

В технологии ATM информация передается в ячейках (cell) фиксированного размера в 53 байта, из них 48 байт предназначены для данных, а 5 байт - для служебной информации (для заголовка ячейки ATM). Ячейки не содержат адресной информации и контрольной суммы данных, что ускоряет их обработку и коммутацию.

20-байтовыми адресами приемник и передатчик обмениваются только в момент установления виртуального соединения. Основная функция заголовка сводится к идентификации виртуального соединения. В процессе передачи информации ячейки пересылаются между узлами через сеть коммутаторов, соединенных между собой цифровыми линиями связи. Малый размер ячеек обеспечивает передачу трафика, чувствительного к задержкам. Фиксированный формат ячейки упрощает ее обработку коммуникационным оборудованием, которое аппаратно реализует функции коммутации ячеек.

118. Сети пакетной коммутации X.25.

Сети Х.25 - WAN с коммутацией пакетов.

Сети Х.25 являются первой сетью с коммутацией пакетов и на сегодняшний день самыми распространенными сетями с коммутацией пакетов, используемыми для построения корпоративных сетей. Сети Х.25 разработаны для линий низкого качества с высоким уровнем помех (для аналоговых телефонных линий) и обеспечивают передачу данных со скоростью до 64 Кбит/с. Х.25 хорошо работает на линиях связи низкого качества благодаря применению протоколов подтверждения установления соединений и коррекции ошибок на канальном и сетевом уровнях.

Стандарт Х.25 определяет интерфейс "пользователь - сеть" в сетях передачи данных общего пользования. Другими словами Х.25 определяет двухточечный интерфейс (выделенную линию) между пакетным терминальным оборудованием DTE и оконечным оборудованием передачи данных DCE.

основные элементы:

· DTE (data terminal equipment) – аппаратура передачи данных (кассовые аппараты, банкоматов, терминалы бронирования билетов, ПК, т.е. конечное оборудование пользователей).

· DCE (data circuit-terminating equipment) – оконечное оборудование канала передачи данных (телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее доступ к сети).

· PSE (packet switching exchange) – коммутаторы пакетов.

Интерфейс Х.25 обеспечивает:

1) доступ удаленному пользователю к главному компьютеру;

2) доступ удаленному ПК к локальной сети;

3) связь удаленной сети с другой удаленной сетью.

Интерфейс Х.25 содержит три нижних уровня модели OSI: физический, канальный и сетевой. Особенностью этой сети является использование коммутируемых виртуальных каналов для осуществления передачи данных между компонентами сети.

Достоинства сети Х.25:

высокая надежность, сеть с гарантированной доставкой информации;

могут быть использованы как аналоговые, так и цифровые каналы передачи данных (выделенные и коммутируемые линии связи).

Недостатки сети:

значительные задержки передачи пакетов, поэтому ее невозможно использовать для передачи голоса и видеоинформации.

119. Сети Frame Relay.

Сети Frame Relay - WAN с коммутацией пакетов.

Сеть Frame Relay является сетью с коммутацией кадров или сетью с ретрансляцией кадров, ориентированной на использование цифровых линий связи. Первоначально технология Frame Relay была стандартизирована как служба в сетях ISDN со скоростью передачи данных до 2 Мбит/с. В дальнейшем эта т